微型游泳者悬浮液中的流体动力学长度尺度选择与有效黏度

活性悬浮液中介观湍流的一个普遍特征是出现一个典型的涡旋长度尺度，这与高雷诺数湍流的尺度不变性截然不同。集体长度尺度选择已在细菌流体、内皮组织和活性胶体中观察到，然而这一现象的物理起源仍不明确。在此，我们从一个通用的微观模型系统地推导出一个有效的四阶场论，使我们能够预测微型游泳者悬浮液中的典型涡旋尺寸。基于一个自洽闭合条件，推导表明涡旋长度尺度由局域对齐力与中程流体动力学相互作用之间的竞争决定。理论模拟中发现的涡旋结构与近期在枯草芽孢杆菌悬浮液中的测量结果一致。此外，我们的方法正确地预测了实验报道的对于推式（拉式）微生物的有效黏度增强（降低）。